晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)晶面指數(shù)(已修改)
2025-08-28 02:48 本頁面
【正文】 固 體 物 理 Solid State Physics 周劍平 物理學(xué)與信息技術(shù)學(xué)院 . ~ 文津樓 12612 星期五 8:0012:00 第 1講 晶體結(jié)構(gòu) 1 Crystals Structure ?晶體結(jié)構(gòu) Crystal Structure ?晶列、晶面 Crystals Array and Plane ?對(duì)稱性 Symmetry ?倒易空間 Reciprocal Space School of Physics and Information Technology, SNNU 晶 體 固 體 ：包括晶體、非晶體和準(zhǔn)晶 晶 體 ：有固定熔點(diǎn)，金屬、巖鹽、石英、金剛石 非晶態(tài) ：沒有固定熔點(diǎn)，橡膠、塑料、玻璃、臘 晶 體 ：是指其內(nèi)部的原子、分子、離子或其集團(tuán)在三維空間呈周期排列的固體，表現(xiàn)為 長(zhǎng)程有序（在微米量級(jí)范圍是有序的） 非晶體 ：無規(guī)則的， 無序的或短程有序的。 在 X射線中出現(xiàn)明顯衍射峰的稱為晶體 （微米量級(jí)甚至納米量級(jí)） 晶體分為： 單晶體 多晶體；有機(jī)晶體 無機(jī)晶體 完整晶體 非完整晶體 20 30 40 50 60 70 80Intensity (.)2 ?Pb (Z r,T i )O3School of Physics and Information Technology, SNNU 晶體特征 固體物理研究的對(duì)象：長(zhǎng)程有序晶體完整晶體。 晶體中原子的周期性排列使晶體具有一些共同的性質(zhì)： :晶體不同部位的宏觀性質(zhì)相同 （平移特性） :晶體的不同方向上具有不供的物理性質(zhì) （旋轉(zhuǎn)特性） ： 晶體具有自發(fā)形成規(guī)則的幾何外形的特性 ： 晶體在某幾個(gè)特定的方向上表現(xiàn)出來的物理化學(xué)性質(zhì)完全相同的特性 ： 晶體常具有某些確定范圍的沿晶面劈裂的性質(zhì)，劈面稱為解理 ： 同一種物質(zhì)的幾種不同形態(tài)（氣、液、非晶態(tài)、晶態(tài)）以晶體內(nèi)能最小 School of Physics and Information Technology, SNNU 晶體的周期性 晶體結(jié)構(gòu)＝結(jié)構(gòu)基元＋空間點(diǎn)陣 為了便于分析研究晶體中質(zhì)點(diǎn)的排列規(guī)律性，可先將實(shí)際晶體結(jié)構(gòu)看成完整無缺的理想晶體 其中的等價(jià)的原子或原子團(tuán)代表一個(gè) 結(jié)構(gòu)基元 (basis)，抽象為 格點(diǎn)或 陣點(diǎn) 。 空間點(diǎn)陣 ：陣點(diǎn)在空間呈周期性規(guī)則排列并具有完全相同的周圍環(huán)境（包括化學(xué)環(huán)境和幾何環(huán)境），在三維空間規(guī)則排列的陣列稱為 空間點(diǎn)陣 ，簡(jiǎn)稱 點(diǎn)陣 。 Bravais格子描述空間點(diǎn)陣： Rl=l1al+l2a2+l3a3，體現(xiàn)了平移對(duì)稱性 l1,l2,l3 為整數(shù)， al,a2,a3代表不在同一平面內(nèi)的 3個(gè)矢量，稱為 基矢 體現(xiàn)了對(duì)稱性與周期性 School of Physics and Information Technology, SNNU 點(diǎn)陣與晶體結(jié)構(gòu) 陣點(diǎn)（幾何點(diǎn)代替結(jié)構(gòu)單元）和點(diǎn)陣（陣點(diǎn)的分布總體） 與晶體結(jié)構(gòu)（ =點(diǎn)陣 +結(jié)構(gòu)單元）的區(qū)別。 School of Physics and Information Technology, SNNU 原胞和基矢 元胞 選取有一定隨意性 ? 基本原則 ： 最小重復(fù)單元，體積最小，內(nèi)部不包含其他格點(diǎn) 原胞 (Primitive cell) 一個(gè)晶格中最小重復(fù)單元 ， 平移完全覆蓋晶格的最小單元 ， 原胞中必包含 、 也只包含一個(gè)結(jié)構(gòu)基元 （ 陣點(diǎn) ） 體現(xiàn)晶格共同特點(diǎn) —— 周期性 ， 可以用原胞和基矢來描述 School of Physics and Information Technology, SNNU 原胞和基矢 基矢 滿足 R=l1al+l2a2+l3a3 (Bravais 格子 )，其中矢量 al, a2 , a3 為原胞的邊矢量，即基矢 。由基矢構(gòu)成的六面體即原胞 2原胞選取 基矢的選擇原則： ?al, a2 , a3 線性無關(guān) ?al, a2 , a3盡可能小，夾角盡可能為直角或接近于直角，并組成右手系 ?盡可能反映點(diǎn)陣的對(duì)稱性 原胞體積 1 2 3? ? ? ?a a aSchool of Physics and Information Technology, SNNU 晶胞和軸矢 晶胞 (Unit cell) 為了反映晶格的 對(duì)稱性 ， 又能反應(yīng)晶體 周期性 的盡可能小重復(fù)單元 ， 取一個(gè)或多個(gè)
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